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      10 kV斷路器二次回路故障分析及處理措施

      2017-03-30 02:49:07吳貽堅
      科技與創(chuàng)新 2016年22期
      關(guān)鍵詞:控制回路二次回路斷路器

      吳貽堅

      摘 要:簡要闡述了10 kV斷路器二次回路故障的相關(guān)內(nèi)容,詳細(xì)分析了10 kV斷路器二次回路的故障情況,并給出了一系列的處理措施,以期能為有關(guān)方面的工作提供有益的參考和借鑒。

      關(guān)鍵詞:斷路器;二次回路;故障;控制回路

      中圖分類號:TM561 文獻標(biāo)識碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.155

      斷路器是變電站中非常重要的設(shè)備,其穩(wěn)定運行對變電站有極大的幫助,但是,二次回路故障卻是斷路器常見的故障。因此,斷路器要想穩(wěn)定運行,就要認(rèn)真分析二次回路故障的原因,并采取有效的措施進行處理。基于此,本文簡要探討了10 kV斷路器二次回路的故障及其處理措施,相信對有關(guān)方面的工作有一定的幫助。

      1 10 kV斷路器二次回路故障分析

      1.1 分合閘線圈燒毀

      1.1.1 分合閘原理

      斷路器的控制回路如圖1所示。合閘可通過遙控操作、重合閘動作、手動操作來接通回路,實現(xiàn)斷路器合閘。除了遙控操作、手動操作來實現(xiàn)斷路器分閘外,還有一種方式為保護裝置動作切除故障。線路正常運行時,當(dāng)斷路器在分閘位置時,斷路器常閉輔助接點QF1處于閉合狀態(tài),斷路器常開輔助接點QF2處于斷開狀態(tài);當(dāng)斷路器在合閘位置時,斷路器常閉輔助接點QF1處于斷開狀態(tài),斷路器常開輔助接點

      QF2處于閉合位置。

      合閘時,遙控、手動或重合閘動作,經(jīng)過輔助接點QF1接

      通合閘線圈YC實現(xiàn)合閘。此時,斷路器輔助接點QF1在傳動連桿帶動下打開QF1常閉接點,切斷合閘回路。同時,跳閘回路常開輔助接點QF2閉合。

      分閘時,遙控、手動或保護裝置發(fā)跳閘信號,經(jīng)過閉合的常開接點QF2接通跳閘線圈YT,最后使斷路器動作跳閘切除故障。分閘的同時斷路器常開輔助接點QF2斷開,常閉輔助接點QF1閉合。

      1.1.2 分合閘線圈燒毀的原因

      目前,分合閘線圈都是按照“短時間大電流”原理設(shè)計的,其10 kV斷路器分合閘線圈額定電流一般為1~2 A。正常情況下,該線圈能承受2~3 s的大電流,如果分合閘回路無法在該時間內(nèi)有效斷開,則勢必造成分、合閘線圈長期通電過熱融膠,甚至燒毀。

      由分合閘原理可知,造成10 kV斷路器分合閘線圈燒毀的原因有以下幾點:①斷路器常開輔助接點QF2、常閉輔助接點QF1在斷路器動作后存在黏滯現(xiàn)象,導(dǎo)致QF1或QF2工作不正常,沒有切斷分合閘回路,使得分合閘線圈帶電時間超過額定時間,從而發(fā)熱燒毀分合閘線圈。②斷路器機構(gòu)故障。比如斷路器本體內(nèi)部導(dǎo)電桿、傳動連桿存在卡澀現(xiàn)象,致使斷路器拒分、拒合,最終將使QF1或QF2該斷開時未斷開,導(dǎo)致分合閘線圈長時間通電,線圈被燒毀。③當(dāng)廠用電故障、蓄電池運行時間比較長或多路斷路器同時動作時,導(dǎo)致直流電源容量不足。分合閘線圈兩端電壓可能低于最低動作電壓值,使得分合閘線圈長時間通電發(fā)熱,燒毀線圈。④分合閘線圈內(nèi)部有缺陷,比如絕緣低下、短路等。

      1.2 輔助接點燒毀

      1.2.1 電弧原理

      電弧是一種氣體放電現(xiàn)象,是電流通過某些絕緣介質(zhì)(例如空氣)所產(chǎn)生的瞬間火花。電弧形成后,其觸頭間的電壓會立刻降低,但是,弧柱的溫度很高,處于高溫下的介質(zhì)分子和原子將劇烈運動,不斷發(fā)生碰撞,游離出更多自由的電力和離子,以維持電弧的燃燒。特別對于直流電源,因其大?。妷焊叩停┖头较颍ㄕ?fù)極)都不隨時間而變化,所以,電弧難以自動熄滅。

      1.2.2 輔助接點燒毀原因分析

      輔助接點燒毀得原因主要有以下2個:①輔助接點質(zhì)量問題。斷路器傳動連桿上的行程開關(guān)接點與輔助接點之間接觸壓力不夠,產(chǎn)生間隙,致使回路導(dǎo)通過程中出現(xiàn)持續(xù)打火的現(xiàn)象,導(dǎo)致輔助接點發(fā)熱起火。②斷路器傳動連桿存在卡澀的情況。雖然斷路器傳動連桿在動作期間表現(xiàn)為拒分、拒動,但是,它在此過程中仍在一定程度上發(fā)生了弧度偏小的輕微轉(zhuǎn)動,致使傳動連桿上的行程開關(guān)接點與輔助接點之間產(chǎn)生間隙,使得電壓超過空氣的耐受力,從而電離變成導(dǎo)體產(chǎn)生電弧。電弧繞過絕緣體,沿著絕緣體表面而發(fā)熱,導(dǎo)致輔助接點被燒毀。

      2 處理措施

      10 kV斷路器二次燒毀情況的發(fā)生,主要是因為,在二次回路故障的情況下,不能在一定時間段內(nèi)自動切斷回路或者電氣距離比較近。分合閘線圈或輔助接點兩端持續(xù)帶電,導(dǎo)致相關(guān)部件發(fā)熱,甚至引發(fā)起火事件。針對以上問題,筆者建議在確保檢修質(zhì)量的前提下,可采取以下措施防止二次故障導(dǎo)致回路燒毀事件的發(fā)生。

      2.1 分合閘線圈選擇

      正常情況下,電氣設(shè)備通電時產(chǎn)生的熱量可以用式(1)表示:

      Qd=I2Rt. (1)

      式(1)中:Qd為電氣設(shè)備通電時產(chǎn)生的熱量。

      分合閘線圈散熱量可以按式(2)計算,即:

      Qk=∫0t1KA(Tg-Tn)dt. (2)

      式(2)中:Qk為分合閘線圈散熱量;K為分閘合線圈外殼傳熱系數(shù),W/m2·℃;A為線圈的面積,m2;Tg為線圈的平均溫度,℃;Tn為空氣溫度,℃。

      因此,在分合閘線圈長時間帶電的情況下,其熱量模型為:

      Q=Qd-Qk=I2Rt-∫0t1KA(Tg-Tn)dt. (3)

      當(dāng)Q>0時,溫度上升;當(dāng)Q<0時,溫度降低。

      由此可知,在電氣設(shè)備長時間通電的情況下,其發(fā)熱量幾乎呈直線上升。而分合閘線圈在固定設(shè)備材料、面積的情況下,其散熱曲線緩慢上升。當(dāng)線圈溫度大于室溫時,其散熱量將越大。

      綜上所述,分合閘線圈的選擇應(yīng)從以下3個方面綜合考慮:①線圈電阻。②線圈面積和材料。面積較大、傳熱性好的材料的線圈,能增強線圈的自散熱能力。③防火材料。對于參數(shù)、大小、型號選定的分合閘線圈,在其表面涂刷防火涂料,可以增加燃燒難度,使被保護線圈不直接與空氣接觸,延遲線圈著火和減慢燃燒的速度。

      2.2 加裝時間繼電器

      在分合閘控制回路中,將時間繼電器線圈串入KM1、KOM線圈之后,對其進行電氣保護。其延時打開的動斷觸點T1、T2安裝在KM1、KOM動合接點后,見圖2所示。在異常情況下,當(dāng)斷路器輔助接點不可靠斷開時,時間繼電器得電,延時打開動斷觸點,有效切開分、合閘回路,實現(xiàn)分、合閘線圈,輔助接點的斷電功能。在此需要注意的是,時間繼電器的延時要長于斷路器跳、合閘的動作時間。一般斷路器的動作時間均小于0.1 s,所以,可將時間繼電器的時間設(shè)定為3~5 s。

      2.3 輔助設(shè)備選擇

      空氣的擊穿電壓經(jīng)驗公式為:

      由式(4)可知,間隙距離和空氣密度會直接影響電弧的形成。

      空氣濕度與空氣絕緣電阻是反比例關(guān)系。隨著空氣濕度的增加,空氣絕緣電阻將逐漸下降,使絕緣電阻值降低。

      由以上分析可知,在保證輔助接點質(zhì)量的前提下,開啟加熱驅(qū)潮裝置和排風(fēng)裝置可以保持開關(guān)柜斷路器室空氣的干燥,降低空氣的濕度和密度,增加電離難度,減少電弧產(chǎn)生的可能性。

      3 結(jié)束語

      綜上所述,斷路器是變電站中非常重要的設(shè)備,如果發(fā)生二次回路故障,將極大地影響變電站的運行情況。因此,相關(guān)人員要認(rèn)真分析斷路器二次回路故障發(fā)生的原因,并采取有效的措施及時處理,以保障變電站的穩(wěn)定運行。

      參考文獻

      [1]李春鋒.斷路器二次回路常見故障分析及處理[J].電世界,2014(03).

      [2]凡遠(yuǎn)柱.分析斷路器二次回路存在幾點問題及改進策略[J].中國科技博覽,2014(04).

      〔編輯:白潔〕

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